CN114279352A - 一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢管内混凝土检测技术领域，具体揭示了一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，包括如下步骤，首先准备一根足够长的传感光纤，然后在传感光纤上刻写光栅，在向钢管中注入混凝土之前，首先在钢管加工厂中将刻写好光栅的传感光纤安装在钢管节段内部，当传感光纤安装好后，再将传感光纤接入光纤光栅解调仪中，再向钢管中灌注足量的混凝土，制成钢管混凝土，之后通过光纤光栅解调仪来检测此时此刻状态下的波长，并将此波长作为初始值，后续检测过程中，由于光栅的间距会随混凝土收缩和徐变的作用下发生改变，因此波长也会随光栅间距的改变而对应的改变，工作人员根据波长公式：λ＝2nΛ来计算光栅间距的变化。

Description

一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法

技术领域

本发明涉及钢管内混凝土检测技术领域，具体涉及了一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法。

背景技术

混凝土结构或者材料在长期恒定荷载作用下，变形随时间增长的现象称为徐变，混凝土的徐变特性主要与时间参数有关，通常表现为前期增长较快，而后逐渐变缓，经过2～5年后趋于稳定，一般认为，引起混凝土徐变的原因主要两个：1、当作用在混凝土构件上的应力不大时，混凝土具有黏性流动性质的水泥凝胶体，在荷载长期作用下产生黏性流动；2、当作用在混凝土构件上的应力较大时，混凝土中微裂缝在荷载长期作用下持续延伸和发展，混凝土收缩是指在混凝土凝结初期或硬化过程中出现的体积缩小现象，一般分为塑性收缩、化学收缩、干燥收缩及碳化收缩，较大的收缩会引起混凝土开裂。

传统对混凝土收缩及徐变的检测方式是通过钻孔取芯的方式进行的，工作人员一般通过混凝土钻孔取芯机在钢管表面钻一个孔，然后将其内部的混凝土取出来送去检测，以侧得混凝土的收缩及徐变程度，但是这种检测方式不能够对混凝土收缩及徐变程度实时监测，而且通过钻孔取样的方式会破坏钢筋混凝土整体的强度，影响钢筋混凝土的正常使用，因此需要发明一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，具备检测效果好、测量结果精确等优点，解决了传统检测方法费时费力且会对钢筋混凝土造成伤害的问题。

本发明的测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，包括如下步骤：

S1、首先准备一根足够长的传感光纤，然后在传感光纤上刻写光栅；

S2、在向钢管中注入混凝土之前，首先在钢管加工厂中将刻写好光栅的传感光纤安装在钢管节段内部；

S3、当传感光纤安装好后，再将传感光纤接入光纤光栅解调仪中；

S4、在光纤光栅调解仪中记录下此时的波长以及光栅间距；

S5、向钢管中灌注足量的混凝土，制成钢管混凝土；

S6、在向钢管内部灌注完混凝土之后，工作人员马上对光纤光栅解调仪进行操作，通过光纤光栅解调仪来检测此时此刻状态下传感光纤产生的波长，并将此波长作为初始值；

S7、后续检测过程中，钢管混凝土内的混凝土会随时间的变化而发生收缩，光栅的间距会在混凝土收缩和徐变的作用下发生等量的改变，因此波长也会随光栅间距的改变而对应的改变。

S8、工作人员根据波长公式：λ＝2nΛ来计算光栅间距的变化。

本发明的测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其中S1步骤中光栅采用飞秒激光逐点刻的方式刻写而成。

本发明的测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其中S1步骤中光栅采用紫外掩模版的方式刻写而成。

本发明的测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其中在波长公式中，λ为波长，波长的数值可通过光纤光栅调解仪直接获得。

本发明的测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其中在波长公式中，n为光纤折射率，光纤折射率为常数。

本发明的测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其中波长公式中，Λ为光栅间距，工作人员即可根据波长公式得出光栅间距在随混凝土收缩和徐变作用下变化的值，用此时得到的光栅间距减去初始光栅间距，即可得知光栅间距的改变量，从而确定混凝土收缩和徐变所造成的影响。

本发明的测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其中S4步骤中所用的混凝土采用C50高强微膨胀混凝土，并在混凝土拌合站内拌合，利用混凝土运输车直接运至灌注工地。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过传感光纤作为检测装置，在混凝土钢管制成前事先装入钢管内部，然后再将混凝土灌注到钢管内部，保证了传感光纤装入钢管内部后的稳定性，而且使传感光纤上的光栅间距能够随混凝土收缩或徐变程度进行改变，再配合传感光纤与光纤光栅解调仪电连接的设置，使得光栅间距改变后，波长对应的变化量就会在光纤光栅解调仪上显示出来，并且这种检测是实时进行的，工作人员可以在任何时候了解波长的变化量，从而通过计算公式来确定混凝土收缩或徐变的程度，进而及时采取对应的措施，预防钢管混凝土产生危险，而且通过传感光纤来检测混凝土收缩或徐变的程度的方式，代替了传统通过钻孔取样对混凝土进行检测的工作方式，不需要使用机械装置对钢管混凝土造成破坏，保证了钢管混凝土的完整性，而且只需要通过光纤光栅解调仪就可完成对混凝土收缩及徐变进行检测，省时省力。

2、光纤光栅具有体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响、极化不敏感、易于与光纤系统连接、便于使用和维护、带宽范围大、附加损耗小、器件微型化、耦合性好、可与其他光纤器件融成一体等特性，而且光纤光栅制作工艺比较成熟，易于形成规模生产，成本低，因此它具有良好的实用性，其优越性是其他许多器件无法替代的，非常适用于测量钢管内混凝土收缩及徐变程度。

3、光纤检测结果与超声定性相符，趋势接近，特别是与钻孔检测基本吻合，而钻孔检测是最直接、最可靠的结果，光纤检测的实测成果和性能也非常的准确。

具体实施方式

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明的测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，包括如下步骤，

首先准备一根足够长的传感光纤，然后在传感光纤上刻写光栅，在向钢管中注入混凝土之前，首先在钢管加工厂中将刻写好光栅的传感光纤安装在钢管节段内部，当传感光纤安装好后，再将传感光纤接入光纤光栅解调仪中，在光纤光栅调解仪中记录下此时的波长以及光栅间距，向钢管中灌注足量的混凝土，制成钢管混凝土，在向钢管内部灌注完混凝土之后，工作人员马上对光纤光栅解调仪进行操作，通过光纤光栅解调仪来检测此时此刻状态下传感光纤产生的波长，并将此波长作为初始值，后续检测过程中，钢管混凝土内的混凝土会随时间的变化而发生收缩，光栅的间距会在混凝土收缩和徐变的作用下发生等量的改变，因此波长也会随光栅间距的改变而对应的改变，工作人员根据波长公式：λ＝2nΛ来计算光栅间距的变化，光栅采用飞秒激光逐点刻的方式或紫外掩模版的方式刻写而成。

在波长公式中，λ为波长，波长的数值可通过光纤光栅调解仪直接获得，n为光纤折射率，光纤折射率为常数，Λ为光栅间距，工作人员即可根据波长公式得出光栅间距在随混凝土收缩和徐变作用下变化的值，用此时得到的光栅间距减去初始光栅间距，即可得知光栅间距的改变量，从而确定混凝土收缩和徐变所造成的影响。

混凝土采用C50高强微膨胀混凝土，并在混凝土拌合站内拌合，利用混凝土运输车直接运至灌注工地。

综上所述，本发明通过传感光纤作为检测装置，在混凝土钢管制成前事先装入钢管内部，然后再将混凝土灌注到钢管内部，保证了传感光纤装入钢管内部后的稳定性，而且使传感光纤上的光栅间距能够随混凝土收缩或徐变程度进行改变，再配合传感光纤与光纤光栅解调仪电连接的设置，使得光栅间距改变后，波长对应的变化量就会在光纤光栅解调仪上显示出来，并且这种检测是实时进行的，工作人员可以在任何时候了解波长的变化量，从而通过计算公式来确定混凝土收缩或徐变的程度，进而及时采取对应的措施，预防钢管混凝土产生危险，而且通过传感光纤来检测混凝土收缩或徐变的程度的方式，代替了传统通过钻孔取样对混凝土进行检测的工作方式，不需要使用机械装置对钢管混凝土造成破坏，保证了钢管混凝土的完整性，而且只需要通过光纤光栅解调仪就可完成对混凝土收缩及徐变进行检测，省时省力，而且光纤光栅具有体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响、极化不敏感、易于与光纤系统连接、便于使用和维护、带宽范围大、附加损耗小、器件微型化、耦合性好、可与其他光纤器件融成一体等特性，而且光纤光栅制作工艺比较成熟，易于形成规模生产，成本低，因此它具有良好的实用性，其优越性是其他许多器件无法替代的，非常适用于测量钢管内混凝土收缩及徐变程度，光纤检测结果与超声定性相符，趋势接近，特别是与钻孔检测基本吻合，而钻孔检测是最直接、最可靠的结果，光纤检测的实测成果和性能也非常的准确。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，包括如下步骤，其特征在于：

S1、首先准备一根足够长的传感光纤，然后在传感光纤上刻写光栅；

S2、在向钢管中注入混凝土之前，首先在钢管加工厂中将刻写好光栅的传感光纤安装在钢管节段内部；

S3、当传感光纤安装好后，再将传感光纤接入光纤光栅解调仪中；

S4、在光纤光栅调解仪中记录下此时的波长以及光栅间距；

S5、向钢管中灌注足量的混凝土，制成钢管混凝土；

S6、在向钢管内部灌注完混凝土之后，工作人员马上对光纤光栅解调仪进行操作，通过光纤光栅解调仪来检测此时此刻状态下传感光纤产生的波长，并将此波长作为初始值；

S7、后续检测过程中，钢管混凝土内的混凝土会随时间的变化而发生收缩，光栅的间距会在混凝土收缩和徐变的作用下发生等量的改变，因此波长也会随光栅间距的改变而对应的改变。

S8、工作人员根据波长公式：λ＝2nΛ来计算光栅间距的变化。

2.根据权利要求1所述的一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其特征在于：S1步骤中光栅采用飞秒激光逐点刻的方式刻写而成。

3.根据权利要求1所述的一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其特征在于：S1步骤中光栅采用紫外掩模版的方式刻写而成。

4.根据权利要求1所述的一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其特征在于：在波长公式中，λ为波长，波长的数值可通过光纤光栅调解仪直接获得。

5.根据权利要求1所述的一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其特征在于：在波长公式中，n为光纤折射率，光纤折射率为常数。

6.根据权利要求1所述的一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其特征在于：在波长公式中，Λ为光栅间距，工作人员即可根据波长公式得出光栅间距在随混凝土收缩和徐变作用下变化的值，用此时得到的光栅间距减去初始光栅间距，即可得知光栅间距的改变量，从而确定混凝土收缩和徐变所造成的影响。

7.根据权利要求1所述的一种测量钢管内混凝土收缩及徐变的方法，其特征在于：S4步骤中所用的混凝土采用C50高强微膨胀混凝土，并在混凝土拌合站内拌合，利用混凝土运输车直接运至灌注工地。